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第卷第期岩土工程学报.
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横向承载群桩性状及承载力研究
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文摘本文在调查研究和模型试验的基础上,对群桩的工作性状与破坏机理、单桩与群桩的应
力应变关系进行分析研究。提出了群桩承载力分配不均匀的效率系数公式和把排桩中“后桩修
正为单桩计算的土反力折减系数公式,并得到工程实倒的验证。
关键词多循环,加载方式,承载力效率系数,土反力折减系数。
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随着港口建设事业的发展,外海开敞式码头和海上采油平台的不断兴建,水平荷载成为其控
制荷载。过去一般通过设置叉桩或半叉桩来承受水平荷载。工程实践表明,打斜桩的施工费用
比打直桩的要高出% ,且桩的抗弯性能也得不到充分发挥。目前,国内外对横向承载桩
群的研究资料甚少,而工程建设的需要使得对横向承载桩工作性状的研究日趋迫切。由于群桩
的原型试验不仅比单桩困难很多,而且所需费用非常高。为了研究在单向循环荷载作用下,横向
承载桩群工作性状、破坏机理、群桩效应、水平力在各桩中的分配规律、桩的—曲线等,结
合修订高桩码头规范,我们进行了模拟试验,在此基础上进行了分析研究。试验条件:模型桩
为直径,壁厚.,,弹性模量为,模型土为
中细砂,比重./,重度/,内摩擦角。,含水量% ,砂土处于中密偏橙状态。加
载方式:侧向常规循环加载每级荷载循环次,侧向多次循环加载每级荷载循环次。
工作性状
. 受荷方式的影响
在实际工程中,桩的受力常常是多种多样的。一般说来,桩在承受横向荷载的同时,也承
受垂直荷载。垂直荷载对桩顶横向承载力的影响,主要取决于横向荷载下桩的破坏机理。对
于桩身强度较高的钢管桩、预应力钢筋混凝土桩而言,由于这类桩在横向荷载作用下的承载能
力往往是由桩的水平位移来控制,因而垂直荷载对这类桩的影响一般可以忽略。而对于桩的
横向承载力以桩身强度进行控制的低标号桩,如配筋率较低的灌注桩,垂直荷载的影响比较明
显。此时桩由纯弯状态变为压弯状态。垂直压载产生的压应力可以抵消很大一部分桩身受弯
的拉应力,从而使横向承载力得以提高,对于低桩台,一般可以提高% % 左右。
. 循环方式的影响
桩受循环荷载后,使桩周土体松动,土抗力降低,承载能力降低,浅层土体降低较多,深层土
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岩土工程学报妊
体降低较少,试验表明:在每级荷载下,随着循环次数的增加,水平位移都有所增加。在小荷载作
用下,位移增量较小,而在较大荷载下,位移增量较大。尤其是最初的次循环中,位移增量尤
其明显。位移量随循环次数的增加而增加,但位移增量相对减小,当循环次数达到~次时,
位移趋于稳定。常规试验仅循环次,单向多循环试验为次,两者比较,常规试验得出的横向
荷载特征值和地基土反力系数偏高,而单向多循环试验使桩周土体受到扰动较大,土抗力降低较
多。常规试验与单向多循环试验得出的屈服荷载和极限荷载比较,对单桩分别高.% 与
.% ,对双桩分别高.% 与.% 。桩在单向多循环与常规循环下的承载力有如下关系:
多循环一常规
式中系数,对单桩取.,对双桩取.。
. 桩距与桩数的美系
当桩所承受的横向荷载较小,桩间土体处于弹性状态时,土中应力传播后重迭